JP7218539B2 - Coating liquid for forming surface coating layer and porous silicon laminate - Google Patents

Coating liquid for forming surface coating layer and porous silicon laminate Download PDF

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Description

本発明は、多孔質体の表面に、該多孔質体の空孔を閉塞させることなく、無機層状化合物による表面被覆層を密着性よく形成することができる表面被覆層形成用塗工液及びその製造方法と、多孔質ケイ素体の表面にこの表面被覆層が形成された多孔質ケイ素積層体及びその製造方法に関する。 The present invention provides a coating liquid for forming a surface coating layer capable of forming a surface coating layer of an inorganic layered compound on the surface of a porous body with good adhesion without clogging the pores of the porous body, and the coating composition thereof. The present invention relates to a manufacturing method, a porous silicon laminate in which this surface coating layer is formed on the surface of a porous silicon body, and a manufacturing method thereof.

多孔質ケイ素膜は、低屈折率、透明性、電気絶縁性などの優れた特性を有していることから、産業上幅広い分野で利用されている。特に、その低屈折率性を利用して、反射防止膜、光導波路、レンズ等に適用されており、電子機器ディスプレイや自動車パネル、太陽光利用装置などの反射防止、光導波路のクラッド層への実用化が検討されている。 Porous silicon films have excellent properties such as a low refractive index, transparency, and electrical insulation, and are therefore used in a wide range of industrial fields. In particular, due to its low refractive index, it is applied to antireflection films, optical waveguides, and lenses. Practical use is being considered.

しかし、多孔質ケイ素膜に限らず、多孔質膜は空孔を持つため、その表面にウェットコーティング法等により他の機能性材料を塗工しようとすると、その塗工液に含まれる溶媒や機能性材料が空孔内に浸み込み、空孔が消失する問題がある。 However, not only porous silicon films but also porous films have pores. There is a problem that the elastic material penetrates into the pores and the pores disappear.

また、多孔質膜と他の部材を光学接着剤や粘着剤などで貼りあわせて使用する場合、光学接着剤や粘着剤の低分子量化合物が空孔に浸み込み、空孔が消失する問題がある。
さらには、多孔質膜を部材の最表面に設けて使用する場合、使用環境において、多孔質膜の表面に、指紋、化粧品、薬液、汗などが付着して空孔に浸み込むことで、空孔が消失する問題もある。しかも浸み込んだものは容易に拭き取ることができず、汚染物質として空孔内に残留することとなる。
In addition, when a porous film and other materials are attached together with an optical adhesive or pressure-sensitive adhesive, there is a problem that the low-molecular-weight compounds of the optical adhesive or pressure-sensitive adhesive permeate into the pores, causing the pores to disappear. be.
Furthermore, when a porous film is provided on the outermost surface of a member and used, fingerprints, cosmetics, chemical solutions, sweat, etc. adhere to the surface of the porous film in the usage environment and soak into the pores, There is also the problem of vacancies disappearing. Moreover, the infiltrated material cannot be easily wiped off, and remains in the pores as a contaminant.

そこで、例えば、シリカエアロゲルなどの多孔質体の表面処理方法の分野において、無機層状化合物を溶媒に分散させた処理液に多孔質体を接触させることによって、多孔質体の表面に無機層状化合物を吸着させて無機層状化合物の吸着層を形成する方法が提案されている(特許文献1)。 Therefore, for example, in the field of surface treatment methods for porous bodies such as silica airgel, the inorganic layered compound is applied to the surface of the porous body by bringing the porous body into contact with a treatment liquid in which the inorganic layered compound is dispersed in a solvent. A method of forming an adsorption layer of an inorganic layered compound by adsorption has been proposed (Patent Document 1).

特許文献1では、無機層状化合物として、モンモリロナイト、スメクタイト、ヘクトライトなどのフィロケイ酸塩鉱物が使用されており、それらを水に分散させることで厚みが数nm、面方向の径が数十~数百nmの板状物質を得、この分散液に多孔質体の表面を接触させた後、分散液から引き上げることで、無機層状化合物による吸着層を形成できるとの記述がなされている。 In Patent Document 1, phyllosilicate minerals such as montmorillonite, smectite, and hectorite are used as inorganic layered compounds. It is described that an adsorption layer of an inorganic layered compound can be formed by obtaining a plate-like substance of 100 nm, bringing the surface of the porous body into contact with the dispersion, and pulling it out of the dispersion.

特許文献1のように、多孔質体の表面に無機層状化合物の吸着層を形成した場合、その吸着層は、接着成分がないために多孔質体に対する接着性が低く、その結果、その後の工程や使用環境において多孔質体から剥離してしまうという問題がある。特許文献1には、接着力を高めるために、イオン性ポリマーを使用することが提案されているが、イオン性ポリマーを使用した場合、溶媒の水と共に多孔質体の空孔に浸み込み、製膜後に残存するため、多孔質体の空孔率が変化し、屈折率に影響して光学部材として使用しようとした場合、光学特性の制御が困難となる問題がある。 As in Patent Document 1, when an adsorption layer of an inorganic layered compound is formed on the surface of a porous body, the adsorption layer has low adhesiveness to the porous body because it does not have an adhesive component. There is a problem that it peels off from the porous body in the use environment. Patent Document 1 proposes the use of an ionic polymer in order to increase the adhesive strength. Since it remains after forming a film, the porosity of the porous body changes, which affects the refractive index, and when it is intended to be used as an optical member, there is a problem that it becomes difficult to control the optical properties.

また、特許文献1における無機層状化合物吸着層の形成方法は、多孔質体を無機層状化合物の分散液に浸漬する方法であり、この様な特殊な製法では製造コストが高くなる上に、製膜する基板の形状にも制約が多くなるため実用化しにくい問題もある。 In addition, the method for forming an inorganic layered compound adsorption layer in Patent Document 1 is a method of immersing a porous body in a dispersion liquid of an inorganic layered compound. There is also a problem that it is difficult to put it into practical use because there are many restrictions on the shape of the substrate to be used.

なお、一般的な製膜法として、ウェットコーティング法があるが、特許文献1には、膜材料を溶媒に溶解した溶液を多孔質体の表面に塗布し、溶媒を蒸発除去することによって多孔質体の表面に膜を形成する場合は、多孔質の空孔内に溶液が染み込むために、表面を膜で被覆するように多孔質体に膜を形成することは困難であると記載されている。
また、特許文献1では、無機層状化合物の吸着層の形成で多孔質膜の表面が平滑化されたことの評価しか行われておらず、吸着層形成後の多孔質膜内の空孔の維持状態についての評価や吸着層の密着性の評価はなされていない。
In addition, although there is a wet coating method as a general film forming method, in Patent Document 1, a solution in which a film material is dissolved in a solvent is applied to the surface of a porous body, and the solvent is removed by evaporation to form a porous body. When forming a film on the surface of the body, it is described that it is difficult to form a film on the porous body so as to cover the surface with the film because the solution permeates into the pores of the body. .
In addition, in Patent Document 1, only the evaluation that the surface of the porous membrane is smoothed by the formation of the adsorption layer of the inorganic layered compound is performed, and the maintenance of the pores in the porous membrane after the adsorption layer is formed Evaluation of the state and evaluation of adhesion of the adsorption layer are not made.

特開2001-342016号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-342016

本発明は、多孔質体の表面に、該多孔質体の空孔を閉塞させることなく、無機層状化合物による表面被覆層を密着性よく形成することができる表面被覆層形成用塗工液及びその製造方法と、多孔質ケイ素体の表面にこの表面被覆層が形成された多孔質ケイ素積層体及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a coating liquid for forming a surface coating layer capable of forming a surface coating layer of an inorganic layered compound on the surface of a porous body with good adhesion without clogging the pores of the porous body, and the coating composition thereof. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method, a porous silicon laminate in which the surface coating layer is formed on the surface of the porous silicon body, and a manufacturing method thereof.

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、シリケートオリゴマーが吸着した無機層状化合物、好ましくはスメクタイト族粘土鉱物のナノシートを含む塗工液を多孔質体の表面に塗工することによって、多孔質体の空孔を閉塞させることなく、無機層状化合物の表面被覆層を密着性よく形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は以下の通りである。
The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above problems, and found that a coating liquid containing nanosheets of an inorganic layered compound, preferably a smectite group clay mineral, to which a silicate oligomer is adsorbed is coated on the surface of a porous body. By doing so, the surface coating layer of the inorganic layered compound can be formed with good adhesion without clogging the pores of the porous body, and the present invention has been completed.
The present invention is as follows.

[1] 多孔質体の表面に被覆層を形成するための塗工液であって、シリケートオリゴマーが吸着した無機層状化合物を含む表面被覆層形成用塗工液。 [1] A coating liquid for forming a coating layer on the surface of a porous body, the coating liquid for forming a surface coating layer containing an inorganic layered compound to which a silicate oligomer is adsorbed.

[2] 前記無機層状化合物が、スメクタイト族粘土鉱物であることを特徴とする[1]に記載の表面被覆層形成用塗工液。 [2] The coating solution for forming a surface coating layer according to [1], wherein the inorganic stratiform compound is a smectite group clay mineral.

[3] 多孔質体の表面に被覆層を形成するための塗工液を製造する方法であって、2官能の加水分解性シラン化合物と加水分解性シラン化合物の多量体とを含み且つ該加水分解シラン化合物の多量体を50質量%以上含む加水分解性シラン組成物が溶解した親水性溶媒溶液に、撹拌下、酸濃度が0.0001~0.01質量%である酸触媒水溶液を連続的に滴下して該加水分解性シラン組成物の加水分解および縮合反応を行い、得られた反応液を溶媒で希釈し、得られた希釈液と、無機層状化合物が分散媒体に分散した分散液とを混合することを特徴とする表面被覆層形成用塗工液の製造方法。 [3] A method for producing a coating liquid for forming a coating layer on the surface of a porous body, comprising a bifunctional hydrolyzable silane compound and a polymer of the hydrolyzable silane compound, and An aqueous acid catalyst solution having an acid concentration of 0.0001 to 0.01% by mass is continuously added to a hydrophilic solvent solution in which a hydrolyzable silane composition containing at least 50% by mass of a decomposed silane compound is dissolved, while stirring. The hydrolyzable silane composition is added dropwise to the hydrolyzable silane composition to carry out hydrolysis and condensation reactions, the resulting reaction solution is diluted with a solvent, and the resulting diluted solution and a dispersion solution in which an inorganic layered compound is dispersed in a dispersion medium. A method for producing a coating solution for forming a surface coating layer, characterized by mixing

[4] 多孔質ケイ素体と、シリケートオリゴマーが吸着した無機層状化合物を含む表面被覆層とが積層されてなる多孔質ケイ素積層体。 [4] A porous silicon laminate comprising a laminate of a porous silicon body and a surface coating layer containing an inorganic layered compound to which a silicate oligomer is adsorbed.

[5] 前記多孔質ケイ素体の空孔サイズが50nm以下であることを特徴とする[4]に記載の多孔質ケイ素積層体。 [5] The porous silicon laminate according to [4], wherein the porous silicon body has a pore size of 50 nm or less.

[6] 前記表面被覆層側から前記多孔質ケイ素積層体に入射する光に対する最小反射率において、前記表面被覆層を形成する前と形成した後の最少反射率の差が1.0%未満であることを特徴とする[4]又は[5]に記載の多孔質ケイ素積層体。 [6] In terms of the minimum reflectance for light incident on the porous silicon laminate from the surface coating layer side, the difference between the minimum reflectance before forming the surface coating layer and after forming the surface coating layer is less than 1.0%. The porous silicon laminate according to [4] or [5], characterized in that

[7] 前記表面被覆層の表面がシランカップリング剤で処理されている[4]ないし[6]のいずれかに記載の多孔質ケイ素積層体。 [7] The porous silicon laminate according to any one of [4] to [6], wherein the surface of the surface coating layer is treated with a silane coupling agent.

[8] [4]ないし[7]のいずれかに記載の多孔質ケイ素積層体を製造する方法であって、空孔サイズが50nm以下の多孔質ケイ素体の表面に、シリケートオリゴマーが吸着した無機層状化合物を含む表面被覆層形成用塗工液を塗工した後乾燥する工程を含むことを特徴とする多孔質ケイ素積層体の製造方法。 [8] A method for producing a porous silicon laminate according to any one of [4] to [7], wherein the inorganic A method for producing a porous silicon laminate, comprising the step of applying a surface coating layer-forming coating solution containing a layered compound and then drying the coating solution.

本発明によれば、多孔質体の表面に、該多孔質体の空孔を閉塞させることなく、無機層状化合物による表面被覆層を密着性よく形成することができる。
本発明によれば、多孔質ケイ素体本来の光学特性を損なうことなく、耐薬品性、耐擦傷性、耐浸み込み性、耐汚染性等に優れた表面被覆層を密着性よく形成することができ、形成された表面被覆層上にウェットコーティング法等により容易に機能性膜を形成したり、光学接着剤又は粘着剤を介してガラス基板や他の機能性膜を積層一体化したりすることができる。
According to the present invention, a surface coating layer of an inorganic layered compound can be formed on the surface of a porous body with good adhesion without clogging the pores of the porous body.
According to the present invention, a surface coating layer having excellent chemical resistance, scratch resistance, penetration resistance, stain resistance, etc., can be formed with good adhesion without impairing the original optical properties of the porous silicon body. It is possible to easily form a functional film on the formed surface coating layer by a wet coating method or the like, or to laminate a glass substrate or other functional film via an optical adhesive or pressure-sensitive adhesive. can.

本発明の多孔質ケイ素積層体の構成の一態様を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing one aspect of the configuration of the porous silicon laminate of the present invention. 本発明の多孔質ケイ素積層体の構成の別の態様を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing another aspect of the configuration of the porous silicon laminate of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。 Embodiments of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily changed and implemented without departing from the gist of the present invention. .

[多孔質ケイ素体]
まず、本発明の表面被覆層形成用塗工液により表面被覆層を形成する多孔質体として好適な多孔質ケイ素体について説明する。
なお、本発明を適用する多孔質体は多孔質ケイ素体に限らず、多孔質金属、多孔質無機有機ハイブリット体等であってもよい。ただし、低屈折率、透明性、電気絶縁性などの優れた特性を有し、その適用範囲が広く実用性に優れることから、多孔質体としては多孔質ケイ素体が好ましい。
[Porous silicon body]
First, a porous silicon body suitable as a porous body for forming a surface coating layer with the coating liquid for forming a surface coating layer of the present invention will be described.
The porous body to which the present invention is applied is not limited to the porous silicon body, and may be a porous metal, a porous inorganic-organic hybrid body, or the like. However, a porous silicon body is preferable as the porous body because it has excellent properties such as a low refractive index, transparency, and electrical insulation, and has a wide range of applications and excellent practicality.

<形状>
多孔質ケイ素体の形状は特に制限されず、バルク基材にも利用できるが、膜状であることが好ましい。特に光学用途に用いる場合、一般的には透明基板の上に形成された膜(以下、「多孔質ケイ素層」ということがある。)として使用される。また、多孔質ケイ素層の表面は平滑であることが好ましく、凹凸段差が5nm以下であることが好ましく、3nm以下であることがより好ましく、2nm以下であることが最も好ましい。凹凸段差が大きい場合、表面被覆層による浸み込み防止効果が十分に発揮されない恐れがある。
<Shape>
The shape of the porous silicon body is not particularly limited, and it can be used for bulk substrates, but it is preferably in the form of a film. Particularly when used for optical applications, it is generally used as a film (hereinafter sometimes referred to as "porous silicon layer") formed on a transparent substrate. Further, the surface of the porous silicon layer is preferably smooth, and the unevenness is preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less, and most preferably 2 nm or less. If the unevenness is large, there is a possibility that the effect of preventing permeation by the surface coating layer is not sufficiently exhibited.

<屈折率>
多孔質ケイ素体の屈折率は通常1.15以上1.40以下であり、用途に応じて適宜選択して用いられる。ガラスやプラスチックの基板の反射防止膜に用いる場合、屈折率は1.20以上1.35以下が好ましい。多孔質ケイ素層を単層で反射防止膜を形成する場合、基板の屈折率に応じて多孔質ケイ素層の屈折率を選択することで、最小反射率を限りなく0%に近づけることができる。全反射膜に用いる場合、屈折率は1.25以下が好ましく、1.20以下がより好ましく、1.18以下が特に好ましい。屈折率は低いほど、透明基板と多孔質ケイ素層の界面で全反射させる光の割合を増加させることができ好ましいが、一方で多孔質ケイ素層の空隙率が増加するため、多孔質ケイ素層の機械的強度が低下する可能性がある。
<Refractive index>
The refractive index of the porous silicon body is usually 1.15 or more and 1.40 or less, and is appropriately selected depending on the application. When used as an antireflection film for glass or plastic substrates, the refractive index is preferably 1.20 or more and 1.35 or less. When forming an antireflection film with a single porous silicon layer, the minimum reflectance can be brought as close as possible to 0% by selecting the refractive index of the porous silicon layer according to the refractive index of the substrate. When used for a total reflection film, the refractive index is preferably 1.25 or less, more preferably 1.20 or less, and particularly preferably 1.18 or less. The lower the refractive index, the higher the ratio of the light that is totally reflected at the interface between the transparent substrate and the porous silicon layer. Mechanical strength may decrease.

<構造>
多孔質ケイ素体の構造は特に制限はなく、その空孔は、通常、トンネル状や独立空孔がつながった連結孔であるが、詳細な空孔の構造にも特に制限はない。また、空孔サイズや空隙率を調整することで、屈折率、誘電率、密度を調整することができ、それらを調整することで、光学用途の他にも、様々な用途にも応用することができる。空孔サイズや空隙率は、後述の多孔質ケイ素層形成用の塗工液の組成および塗工方法により調整することができる。
<Structure>
The structure of the porous silicon body is not particularly limited, and its pores are usually tunnel-shaped or connecting pores in which independent pores are connected, but there is no particular restriction on the detailed pore structure. In addition, by adjusting the pore size and porosity, it is possible to adjust the refractive index, dielectric constant, and density. can be done. The pore size and porosity can be adjusted by the composition and coating method of the coating liquid for forming the porous silicon layer, which will be described later.

多孔質ケイ素体の空孔サイズには特に制限はないが、空孔サイズは通常0.1~50nmが好ましく、1~20nmがより好ましく、2~10nmが最も好ましい。空孔サイズが大きすぎると、例えば100nm程度の薄膜で形成される反射防止膜には向いておらず、形成した多孔質ケイ素層の表面には欠陥が発生し、表面の凹凸が大きくなり、光の散乱等でヘーズが大きくなることがある。また、欠陥が多いことから多孔質ケイ素層の機械的強度が低くなる問題もある。 Although the pore size of the porous silicon body is not particularly limited, the pore size is generally preferably 0.1 to 50 nm, more preferably 1 to 20 nm, and most preferably 2 to 10 nm. If the pore size is too large, for example, it is not suitable for an antireflection film formed of a thin film of about 100 nm, and defects occur on the surface of the formed porous silicon layer, and the surface unevenness increases. Haze may increase due to scattering of Moreover, there is also a problem that the mechanical strength of the porous silicon layer is lowered due to many defects.

多孔質ケイ素体の空隙率には特に制限はないが、空隙率は10~70%が好ましく、20~70%がより好ましく、30~70%がさらに好ましい。空隙率が小さすぎると屈折率が低くならず、十分な光学特性が得られない恐れがある。一方、大きすぎると、機械的強度の低下、ヘーズの増加、表面平滑性の低下が生じる危険性がある。 Although the porosity of the porous silicon body is not particularly limited, the porosity is preferably 10 to 70%, more preferably 20 to 70%, and even more preferably 30 to 70%. If the porosity is too small, the refractive index will not be low, and sufficient optical properties may not be obtained. On the other hand, if it is too large, there is a risk of lowering mechanical strength, increasing haze, and lowering surface smoothness.

多孔質ケイ素体の空孔サイズは、透過型電子顕微鏡(TEM)または走査型電子顕微鏡(SEM)による観察像の解析により測定される。
また、多孔質ケイ素体の空隙率はローレンツ・ローレンツの式による空隙率及び屈折率の関係式により求めることができる。
The pore size of the porous silicon body is measured by analyzing observation images with a transmission electron microscope (TEM) or scanning electron microscope (SEM).
Also, the porosity of the porous silicon body can be obtained from the relational expression between the porosity and the refractive index according to the Lorentz-Lorentz equation.

多孔質ケイ素層の厚みは特に制限はないが、光学機能層として用いるためには、30~5000nmが好ましく、40~3000nmがより好ましく、50~2000nmが最も好ましい。 Although the thickness of the porous silicon layer is not particularly limited, it is preferably 30 to 5000 nm, more preferably 40 to 3000 nm, and most preferably 50 to 2000 nm for use as an optical function layer.

<多孔質ケイ素層の製造法>
以下に、本発明に好適な多孔質ケイ素層の製造方法の一例を説明するが、本発明に用いる多孔質ケイ素層の製造方法は、以下の方法に限定されるものではない。
<Method for producing porous silicon layer>
An example of a method for producing a porous silicon layer suitable for the present invention will be described below, but the method for producing a porous silicon layer used in the present invention is not limited to the following method.

多孔質ケイ素層を形成するには、多孔質ケイ素層を形成するための塗工液(以下、「多孔質形成用塗工液」ということがある)を基板に塗工後、得られたウェット膜を加熱乾燥して硬化させる。
多孔質形成用塗工液は、例えば、アルコキシシラン、水、有機溶媒を原料に触媒を添加して加水分解、縮合反応により得られるシロキサンオリゴマーに、シリカ微粒子を添加して製造される。
In order to form a porous silicon layer, a coating liquid for forming a porous silicon layer (hereinafter sometimes referred to as a "porous forming coating liquid") is applied to a substrate, and the obtained wet The film is cured by heat drying.
The porous-forming coating liquid is produced, for example, by adding fine silica particles to a siloxane oligomer obtained by hydrolyzing and condensing reaction of alkoxysilane, water, and an organic solvent as raw materials with the addition of a catalyst.

(シリカ微粒子)
シリカ微粒子としては、特に制限されず、凝集シリカ微粒子又は非凝集シリカ微粒子のいずれでもよいが、例えば、平均粒子径5~100nmの非凝集シリカ微粒子、平均粒子径10~100nmの中空状非凝集シリカ微粒子、平均一次粒径5~100nmの鎖状凝集シリカ微粒子の少なくとも一種からなるシリカ微粒子などが挙げられる。これらは、形成される多孔質ケイ素層の目的に応じて適宜選択される。
(Silica fine particles)
The silica fine particles are not particularly limited, and may be either agglomerated silica fine particles or non-aggregated silica fine particles. Examples include fine particles and silica fine particles composed of at least one kind of chain aggregated silica fine particles having an average primary particle size of 5 to 100 nm. These are appropriately selected depending on the purpose of the porous silicon layer to be formed.

凝集シリカ微粒子の具体例としては、日産化学工業株式会社製の「スノーテックス(登録商標)-OUP」(平均長さ:40~100nm)、「スノーテックス(登録商標)-UP」(平均長さ:40~100nm)、「スノーテックス(登録商標)PS-M」(平均長さ:80~150nm)、「スノーテックス(登録商標)PS-MO」(平均長さ:80~150nm)、「スノーテックス(登録商標)PS-S」(平均長さ:80~120nm)、「スノーテックス(登録商標)PS-SO」(平均長さ:80~120nm)、「IPA-ST-UP」(平均長さ:40~100nm)、日本国触媒化成工業株式会社製の「ファインカタロイドF-120」等が挙げられる。球状非凝集シリカ微粒子の具体例としては、日産化学工業株式会社製の「スノーテックス(登録商標)-O」、「スノーテックス(登録商標)-O-40」、「スノーテックス(登録商標)-OL」、扶桑化学工業製の「クォートロン(登録商標)-PL-1」、「クォートロン(登録商標)-PL-3」、「クォートロン(登録商標)-PL-7」等が挙げられる。 Specific examples of aggregated silica fine particles include "Snowtex (registered trademark)-OUP" (average length: 40 to 100 nm) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., "Snowtex (registered trademark)-UP" (average length : 40 to 100 nm), “Snowtex (registered trademark) PS-M” (average length: 80 to 150 nm), “Snowtex (registered trademark) PS-MO” (average length: 80 to 150 nm), “Snow Tex (registered trademark) PS-S” (average length: 80 to 120 nm), “Snowtex (registered trademark) PS-SO” (average length: 80 to 120 nm), “IPA-ST-UP” (average length thickness: 40 to 100 nm), "Fine Cataloid F-120" manufactured by Nippon Shokubai Kasei Kogyo Co., Ltd., and the like. Specific examples of the spherical non-aggregated silica fine particles include “Snowtex (registered trademark)-O”, “Snowtex (registered trademark)-O-40” and “Snowtex (registered trademark)-” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. OL", Fuso Chemical Co., Ltd. "Quatron (registered trademark)-PL-1", "Quatron (registered trademark)-PL-3", "Quatron (registered trademark)-PL-7", and the like.

(基板)
多孔質形成用塗工液を塗工する基板にはガラス、プラスチックスなどの透明基板が用いられる。透明基板はある特定波長において透光性が高く、紫外光、可視光、赤外光を利用する用途に応じて適宜選択される。該特定波長は、可視光の範囲に限定されないが、レンズや、ディスプレイ、太陽電池、太陽熱発電などの光デバイス、建材や自動車の内外装の用途においては、可視光領域の波長の光に対して高い透過性を有することが好ましい。通常は、全光線透過率が60%以上であるものが使用される。
(substrate)
A transparent substrate such as glass or plastic is used as the substrate on which the porous-forming coating liquid is applied. The transparent substrate has high translucency at a certain specific wavelength, and is appropriately selected according to the use of ultraviolet light, visible light, and infrared light. The specific wavelength is not limited to the range of visible light. It is preferred to have high permeability. Generally, one having a total light transmittance of 60% or more is used.

基板の厚みや形状は特に制限なく、多孔質ケイ素層の性能に影響を及ぼさない限り、散乱やヘーズを有してもよく、基板表面に微細な凹凸形状を有してもよい。 The thickness and shape of the substrate are not particularly limited, and as long as the performance of the porous silicon layer is not affected, the substrate may have scattering or haze, or may have fine irregularities on its surface.

基板を構成するプラスチックスとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、シクロオレフィンポリマー(COP)等が挙げられる。 Plastics constituting the substrate include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyimide (PI), polymethyl methacrylate (PMMA), cycloolefin polymer (COP) and the like.

基材の表面は、表面改質処理したものでも、処理してないものでも、どちらにでも適用できる。 The surface of the base material may be surface-modified or untreated.

(塗工方法)
基板への多孔質形成用塗工液の塗工方法は、特に制限されず、ディップコート法、スピンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、ロールコート法、カーテンコート法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法を挙げることができる。
(Coating method)
The method of applying the porous-forming coating liquid to the substrate is not particularly limited, and includes dip coating, spin coating, die coating, spray coating, gravure coating, roll coating, curtain coating, and screen printing. method, inkjet printing method can be mentioned.

(乾燥、硬化方法)
ウェット膜の乾燥は溶媒を除去するために行われ、乾燥温度は通常50~80℃であり、熱風乾燥機などが好適に使用される。乾燥時間は通常1~10分、好ましくは1~5分である。
(Drying, curing method)
Drying of the wet film is performed to remove the solvent, the drying temperature is usually 50 to 80° C., and a hot air dryer or the like is preferably used. The drying time is usually 1 to 10 minutes, preferably 1 to 5 minutes.

透明基板がプラスチックスの場合、密着性を付与するため、硬化処理としては酸素の存在下に紫外線を照射して行う方法が推奨される。紫外線には、近紫外線(near UV、波長200~380nm)、遠紫外線(far UV、波長10~200nm)及び極端紫外線(extreme UV、波長1~10nm)が含まれるが、通常は遠紫外線が有効である。紫外線の線源としては、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、エキシマ紫外線(エキシマUV)ランプ、ハライドランプ、レーザー等が挙げられる。紫外線の照射時間は通常1秒~3分である。 When the transparent substrate is made of plastic, a method of irradiating ultraviolet rays in the presence of oxygen is recommended as the curing treatment in order to impart adhesion. Ultraviolet rays include near ultraviolet rays (near UV, wavelength 200 to 380 nm), far ultraviolet rays (far UV, wavelength 10 to 200 nm) and extreme ultraviolet rays (extreme UV, wavelength 1 to 10 nm), but usually far ultraviolet rays are effective. is. Examples of ultraviolet radiation sources include low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, excimer ultraviolet (excimer UV) lamps, halide lamps, and lasers. The irradiation time of ultraviolet rays is usually 1 second to 3 minutes.

本発明に用いられる多孔質ケイ素層の製造方法は、上記の製造方法に限定されるものではなく、本発明の効果を著しく損なわない限り、その他の製造方法、例えば鋳型法、超臨界法などを用いることができる。 The method for producing the porous silicon layer used in the present invention is not limited to the above-described production method, and other production methods such as a mold method and a supercritical method may be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. can be used.

[表面被覆層]
次に、本発明の表面被覆層形成用塗工液を用いて、上記の多孔質ケイ素体等の多孔質体に表面被覆層を形成する方法について説明する。
[Surface coating layer]
Next, a method for forming a surface coating layer on a porous body such as the above porous silicon body using the coating solution for forming a surface coating layer of the present invention will be described.

本発明に係る表面被覆層(以下、「本発明の表面被覆層」と称す場合がある。)は、本発明の表面被覆層形成用塗工液を多孔質体の表面に塗工後、加熱乾燥して形成される層であり、多孔質体の表面に本発明の表面被覆層を形成することで、この表面被覆層上にコーティング液組成物や光学接着剤組成物などを付与しても、その組成物を多孔質体側に通しにくくし、多孔質体の空孔への浸み込みを防止して、多孔質体の空孔を維持することができる。このため、例えば、多孔質ケイ素層等の空孔を維持してその屈折率などの光学特性の変化を抑制することができる。 The surface coating layer according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as "the surface coating layer of the present invention") is obtained by applying the coating liquid for forming the surface coating layer of the present invention to the surface of a porous body, followed by heating. It is a layer formed by drying. By forming the surface coating layer of the present invention on the surface of a porous body, a coating liquid composition, an optical adhesive composition, or the like can be applied onto the surface coating layer. It is possible to make it difficult for the composition to pass through the porous body side, prevent the composition from permeating into the pores of the porous body, and maintain the pores of the porous body. Therefore, for example, the pores of the porous silicon layer or the like can be maintained to suppress changes in optical properties such as the refractive index.

本発明の表面被覆層形成用塗工液は、シリケートオリゴマーが吸着した無機層状化合物を含むものであり、好ましくは、アルコキシシラン、水、及び有機溶媒を含む組成物を用いて製造されるシリケートオリゴマーと、スメクタイト族粘土鉱物である無機層状化合物を薄膜まで劈開させて得られる無機ナノシートを混合することで得られる。
無機ナノシートは多孔質体の表面に数層から数十層重なり多孔質体表面を覆うことで、多孔質体の空孔への各種材料の浸み込みを防止する役割があり、シリケートオリゴマーは、無機ナノシート同士の密着および無機ナノシートと多孔質体表面との密着を強化する役割がある。
The coating liquid for forming a surface coating layer of the present invention contains an inorganic layered compound to which a silicate oligomer is adsorbed, and is preferably a silicate oligomer produced using a composition containing an alkoxysilane, water, and an organic solvent. and an inorganic nanosheet obtained by cleaving an inorganic layered compound, which is a smectite group clay mineral, into a thin film.
Several to several tens of layers of inorganic nanosheets overlap on the surface of the porous body to cover the surface of the porous body, and play a role in preventing penetration of various materials into the pores of the porous body. It has the role of strengthening the adhesion between the inorganic nanosheets and the adhesion between the inorganic nanosheet and the surface of the porous body.

<シリケートオリゴマー溶液の製造>
シリケートオリゴマーは、例えば、加水分解性シラン化合物、水、及び有機溶媒を含む組成物を用いて製造される。
<Production of silicate oligomer solution>
Silicate oligomers are produced, for example, using a composition comprising a hydrolyzable silane compound, water, and an organic solvent.

加水分解性シラン化合物は、アルコキシ基、アルコキシアルコキシ基、アシルオキシ基、アリールオキシ基、アミノキシ基、アミド基、ケトオキシム基、イソシアネート基、ハロゲン原子等の加水分解性基を有するシラン化合物である。加水分解性シラン化合物としては、加水分解性基の数により、1~4官能のものが知られている。 A hydrolyzable silane compound is a silane compound having a hydrolyzable group such as an alkoxy group, an alkoxyalkoxy group, an acyloxy group, an aryloxy group, an aminoxy group, an amide group, a ketoxime group, an isocyanate group, or a halogen atom. As hydrolyzable silane compounds, monofunctional to tetrafunctional ones are known, depending on the number of hydrolyzable groups.

本発明において、加水分解性シラン化合物としてはアルコキシシラン化合物が好適に使用される。アルコキシ基(-OR)のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が例示される。 In the present invention, an alkoxysilane compound is preferably used as the hydrolyzable silane compound. The alkyl group of the alkoxy group (-OR) is exemplified by lower alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group and butyl group.

アルコキシシラン化合物の代表例としては、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS)、メチルトリメトキシシラン(MTMS)、テトラメトキシシラン(TMOS)、ジメチルジエトキシシラン(DMDES)、メチルトリエトキシシラン(MTES)、テトラエトキシシラン(TEOS)等が挙げられる。ジメチルジメトキシシラン(DMDMS)の市販品は、通常99質量%純度の溶液である。 Representative examples of alkoxysilane compounds include dimethyldimethoxysilane (DMDMS), methyltrimethoxysilane (MTMS), tetramethoxysilane (TMOS), dimethyldiethoxysilane (DMDES), methyltriethoxysilane (MTES), and tetraethoxysilane. (TEOS) and the like. Commercially available dimethyldimethoxysilane (DMDMS) is typically a 99 wt% pure solution.

加水分解性シラン化合物の多量体は上記のような単量体を縮合により多量化重合(オリゴマー化)したものである。この反応においては、先ず、アルコキシ基の加水分解によりシラノール基(-Si-OH)が形成される。同時にアルコール(R-OH)が生成する。次いで、シラノール基の(脱水)縮合によりシロキサン結合(-Si-O-Si-O-)が形成され、この縮合を繰り返してシロキサンオリゴマーが形成される。アルコキシシラン化合物の多量体としては、アルコキシ基の加水分解性、縮合性などの面から、Rがメチル基であるテトラメトキシシランの多量体またはRがエチル基であるテトラエトキシシランの多量体が好ましい。 The polymer of the hydrolyzable silane compound is obtained by condensation polymerization (oligomerization) of the above monomers. In this reaction, first, a silanol group (--Si--OH) is formed by hydrolysis of the alkoxy group. At the same time, alcohol (R--OH) is produced. Subsequently, silanol groups are (dehydrated) condensed to form siloxane bonds (--Si--O--Si--O--), and this condensation is repeated to form siloxane oligomers. As the polymer of the alkoxysilane compound, a polymer of tetramethoxysilane in which R is a methyl group or a polymer of tetraethoxysilane in which R is an ethyl group is preferable from the viewpoint of hydrolyzability and condensability of the alkoxy group. .

多量体の構造には、直鎖状、分枝状、環状、網目状構造があるが、直鎖状構造を持つものとしてテトラアルコキシシランの多量体を示せば、次の一般式(I)で表される。 Structures of multimers include linear, branched, cyclic, and network structures. A tetraalkoxysilane multimer having a linear structure is represented by the following general formula (I): expressed.

RO(Si(OR)O)R …(I)
一般式(I)中、Rはアルキル基であり、nは多量体の多量化度を表す。通常入手できる多量体はnが異なる多量体の組成物であり、従って、分子量分布を有する。なお、多量化度は平均したnで表される。
RO(Si(OR) 2O ) nR (I)
In general formula (I), R is an alkyl group, and n represents the degree of multimerization. Commonly available multimers are compositions of multimers in which n differs and therefore have a distribution of molecular weights. Incidentally, the multimerization degree is represented by the average n.

テトラアルコキシシラン等の4官能加水分解性シラン化合物またはその多量体の多量化度を「シリカ分」で表すこともある。「シリカ分」とは、その化合物から生成するシリカ(SiO)の質量割合であり、その化合物を安定に加水分解し、焼成して生成するシリカの量を測定することにより得られる。また、「シリカ分」はその化合物の1分子に対して生成するシリカの割合を示すものでもあり、次式(II)で計算される値である。
シリカ分(質量部)=多量化度×SiOの分子量/該化合物の分子量 …(II)
The degree of multimerization of a tetrafunctional hydrolyzable silane compound such as tetraalkoxysilane or its multimer is sometimes expressed as "silica content". The “silica content” is the mass ratio of silica (SiO 2 ) generated from the compound, and is obtained by stably hydrolyzing the compound and measuring the amount of silica generated by firing. The "silica content" also indicates the proportion of silica produced per molecule of the compound, and is a value calculated by the following formula (II).
Silica content (parts by mass) = degree of multimerization x molecular weight of SiO2 /molecular weight of the compound (II)

本発明においては、多量化度nが通常2~100、好ましくは2~70、更に好ましくは2~50の多量体が使用される。斯かる多量体は、既に市販されているのでそれを利用するのが簡便である。多量化度nが大きくなるに従い、生成するシリケートオリゴマーの分子量が大きくなり、かつ分子量分布が広くなり、粘度が高くなる。 In the present invention, multimers having a multimerization degree n of usually 2-100, preferably 2-70, more preferably 2-50 are used. Since such multimers are already commercially available, it is convenient to use them. As the multimerization degree n increases, the molecular weight of the resulting silicate oligomer increases, the molecular weight distribution widens, and the viscosity increases.

加水分解性シラン化合物の多量体の市販品としては、三菱ケミカル社製のMKCシリケートMS51、MKCシリケートMS56、MKCシリケートMS57、MKCシリケートMS56S(いずれもテトラメトキシシランの多量体)、コルコート社製のメチルシリケート51(テトラメトキシシランの多量体)、メチルシリケート53A、エチルシリケート40、エチルシリケート48、多摩化学工業社製のエチルシリケート40、シリケート45(いずれもテトラエトキシシランの多量体)等が挙げられる。 Commercial products of multimers of hydrolyzable silane compounds include MKC Silicate MS51, MKC Silicate MS56, MKC Silicate MS57, and MKC Silicate MS56S (all of which are tetramethoxysilane multimers) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, and methyl Silicate 51 (tetramethoxysilane multimer), methyl silicate 53A, ethyl silicate 40, ethyl silicate 48, ethyl silicate 40 and silicate 45 manufactured by Tama Kagaku Kogyo Co., Ltd. (both of which are tetraethoxysilane multimers), and the like.

本発明においては、2官能の加水分解性シラン化合物と加水分解性シラン化合物の多量体とを含み且つ該加水分解シラン化合物の多量体を50質量%以上含む加水分解性シラン組成物を使用する。この加水分解性シラン組成物中の多量体の割合は好ましくは70質量%以上である。
加水分解性シラン組成物中の多量体の割合が少な過ぎる場合は、本発明の目的を達成することは困難である。その理由は次のように推定される。
すなわち、単量体の受ける後述の加水分解および縮合反応により、OH基が減少することや、反応組成物中に分枝状、環状、網目状構造が増加することで、無機層状化合物への吸着性が低下し、表面被覆層の密着性向上効果が損なわれる傾向があるからである。
加水分解性シラン組成物中の多量体の割合は、90質量%以下であることが好ましい。この上限値以下では、ゲル化しにくく保存安定性が高い傾向がある。
加水分解性シラン組成物中の単量体である2官能の加水分解性シラン化合物の割合は、10質量%以上、30質量%以下が好ましい。
In the present invention, a hydrolyzable silane composition containing a bifunctional hydrolyzable silane compound and a polymer of a hydrolyzable silane compound and containing 50% by mass or more of the polymer of the hydrolyzable silane compound is used. The proportion of polymers in this hydrolyzable silane composition is preferably 70 mass % or more.
If the proportion of polymers in the hydrolyzable silane composition is too low, it will be difficult to achieve the object of the present invention. The reason is presumed as follows.
That is, due to the hydrolysis and condensation reactions described below that the monomer undergoes, the number of OH groups is reduced, and branched, cyclic, and network structures are increased in the reaction composition, resulting in adsorption to the inorganic layered compound. This is because there is a tendency that the adhesiveness of the surface coating layer is lowered and the effect of improving the adhesion of the surface coating layer is impaired.
The proportion of polymers in the hydrolyzable silane composition is preferably 90% by mass or less. Below this upper limit, gelation tends to be difficult and storage stability tends to be high.
The ratio of the bifunctional hydrolyzable silane compound as a monomer in the hydrolyzable silane composition is preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less.

次に、加水分解および縮合反応の条件について説明する。
この反応は、上記の加水分解性シラン組成物を溶解した親水性溶媒溶液中に撹拌条件下で酸触媒水溶液を連続的に滴下して行う。
Next, conditions for hydrolysis and condensation reactions will be described.
This reaction is carried out by continuously dropping the acid catalyst aqueous solution into the hydrophilic solvent solution in which the above hydrolyzable silane composition is dissolved under stirring conditions.

親水性溶媒としては、加水分解性シラン化合物の多量体を溶解し得る限り、特に制限されないが、一般的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピルセロソルブ類などのセロソルブ類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキシレングリコールなどのグリコール類が使用される。これらの溶媒は1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The hydrophilic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the polymer of the hydrolyzable silane compound, but generally alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, ethyl cellosolve, butyl cellosolve and propyl cellosolve. Glycols such as cellosolves such as ethylene glycol, propylene glycol and hexylene glycol are used. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

親水性溶媒の使用量は、特に制限されないが、加水分解性シラン組成物100質量部に対して、通常0.1~100000質量部、好ましくは100~10000質量部である。 The amount of the hydrophilic solvent used is not particularly limited, but is usually 0.1 to 100,000 parts by mass, preferably 100 to 10,000 parts by mass, per 100 parts by mass of the hydrolyzable silane composition.

酸触媒水溶液としては塩酸や酢酸などの水溶液が例示される。加水分解性シラン化合物の加水分解および縮合反応は、酸触媒を使用せず、水のみで行うことも不可能ではないが、その場合は、加水分解反応に長時間を要するのみではなく、本発明の目的を達成することは困難である。その理由は次のように推定される。
すなわち、触媒を使用しない場合、中性付近での反応となり加水分解反応は非常に遅いが縮合反応は速やかに進行する条件であるため、加水分解反応が十分に進行していない状態から並行して縮合反応が起こり生成物の分子量分布が広くなるからである。また、加水分解が不十分で、生成物には多くの未反応アルコキシ基が残るため、シリケートオリゴマー溶液の保存安定性が悪く、ゲル化に至ることがある。
Examples of the acid catalyst aqueous solution include aqueous solutions of hydrochloric acid, acetic acid, and the like. The hydrolysis and condensation reaction of the hydrolyzable silane compound can be carried out using only water without using an acid catalyst. is difficult to achieve. The reason is presumed as follows.
That is, when no catalyst is used, the reaction occurs near neutrality, and the hydrolysis reaction is very slow, but the condensation reaction proceeds rapidly. This is because a condensation reaction occurs and the molecular weight distribution of the product is widened. In addition, since the hydrolysis is insufficient and many unreacted alkoxy groups remain in the product, the storage stability of the silicate oligomer solution is poor and gelation may occur.

酸触媒水溶液中の酸濃度は、通常0.0001~0.1質量%、好ましくは0.001~0.01質量%の範囲である。酸触媒をこのような低濃度の水溶液として使用すると、反応系内に多量の水が同伴されることとなり、反応系内のpH調整が容易となり、その結果、競争反応である縮合反応の反応速度を抑制することができる。そのため、傾向としては、加水分解で生じたOH基が適切な速度で消失し、OH基を多量に備えた直鎖構造に富む反応組成物が得られ易くなる。 The acid concentration in the acid catalyst aqueous solution is usually in the range of 0.0001 to 0.1% by mass, preferably 0.001 to 0.01% by mass. When the acid catalyst is used as such a low-concentration aqueous solution, a large amount of water is entrained in the reaction system, making it easier to adjust the pH in the reaction system. can be suppressed. As a result, the OH groups generated by hydrolysis tend to disappear at an appropriate rate, making it easier to obtain a reaction composition rich in linear structure with a large amount of OH groups.

酸触媒水溶液の酸濃度が上記下限よりも余りにも低い場合は、酸触媒を使用せずに反応を行った場合と同様に本発明の目的達成が困難となる傾向があり、逆に、酸触媒の濃度が上記上限よりも高過ぎる場合は、加水分解は速やかに進行するが縮合反応が遅いため、分子量の低い反応組成物しか得られず、基板密着性、耐擦傷性の効果が劇的に下がる傾向にある。 If the acid concentration of the acid catalyst aqueous solution is much lower than the above lower limit, it tends to be difficult to achieve the object of the present invention, as in the case where the reaction is carried out without using an acid catalyst. If the concentration of is higher than the above upper limit, the hydrolysis proceeds rapidly, but the condensation reaction is slow, so that only a reaction composition with a low molecular weight is obtained, and the effects of substrate adhesion and scratch resistance are dramatically reduced. trending downward.

酸触媒の使用量は、親水性溶媒溶液中の加水分解性シラン組成物の加水分解性基(代表的にはアルコキシ基)の総量100モルに対して、通常0.001~10ミリモル、好ましくは0.01~10ミリモルである。 The amount of the acid catalyst used is usually 0.001 to 10 millimoles, preferably 100 millimoles, per 100 moles of the total amount of hydrolyzable groups (typically alkoxy groups) in the hydrolyzable silane composition in the hydrophilic solvent solution. 0.01 to 10 millimoles.

酸触媒水溶液は連続的に滴下されるが、その滴下速度は反応系内の温度が急上昇しないように適宜選択される。酸触媒水溶液の滴下速度は、親水性溶媒溶液100ml当たり、通常1~10ml/分、好ましくは3~5ml/分である。滴下された触媒水溶液は撹拌により直ちに均一に拡散され均一な加水分解が行われる。なお、撹拌方法は通常の化学反応で採用されている方法を採用することができる。 The acid catalyst aqueous solution is dropped continuously, and the dropping speed is appropriately selected so that the temperature in the reaction system does not suddenly rise. The dropping rate of the acid catalyst aqueous solution is usually 1 to 10 ml/min, preferably 3 to 5 ml/min, per 100 ml of the hydrophilic solvent solution. The dropped catalyst aqueous solution is immediately and uniformly dispersed by stirring, and uniform hydrolysis is performed. In addition, the stirring method can employ the method employ|adopted by the normal chemical reaction.

加水分解性シラン組成物中の加水分解性シラン化合物の加水分解および縮合反応は、実際には、逐次に且つ並行して行われる。本発明の好ましい実施態様においては、OH基を多量に備えた直鎖構造に富む反応組成物を得るとの観点から、可能な限り加水分解と縮合反応とが各別に行われるように、次の3段階に分けて行う。 The hydrolysis and condensation reactions of the hydrolyzable silane compounds in the hydrolyzable silane composition actually occur sequentially and in parallel. In a preferred embodiment of the present invention, from the viewpoint of obtaining a reaction composition rich in a linear structure having a large amount of OH groups, the following reaction is carried out so that hydrolysis and condensation reactions are carried out separately as much as possible. It is divided into three steps.

(1)加水分解反応工程:
加水分解反応は、撹拌条件下に加水分解性シラン組成物の親水性溶媒溶液に酸触媒水溶液を滴下することによって行う。反応温度は、通常5~50℃、好ましく10~40℃である。反応温度が上記下限未満では加水分解反応が遅くなり過ぎ、上記上限超過では縮合反応の回避が困難となる。反応温度の制御は、反応器のジャケットに導通される冷媒の温度・循環量や酸触媒水溶液の滴下速度などによって行われる。親水性溶媒の沸点が低い場合は還流条件下に加水分解反応を行う。反応時間は、通常1~60分、好ましくは5~30分である。
(1) Hydrolysis reaction step:
The hydrolysis reaction is performed by dropping the acid catalyst aqueous solution into the hydrophilic solvent solution of the hydrolyzable silane composition under stirring conditions. The reaction temperature is generally 5 to 50°C, preferably 10 to 40°C. If the reaction temperature is less than the above lower limit, the hydrolysis reaction becomes too slow, and if it exceeds the above upper limit, it becomes difficult to avoid the condensation reaction. The reaction temperature is controlled by the temperature and circulation amount of the coolant passed through the jacket of the reactor, the dropping speed of the acid catalyst aqueous solution, and the like. When the boiling point of the hydrophilic solvent is low, the hydrolysis reaction is carried out under reflux conditions. The reaction time is generally 1 to 60 minutes, preferably 5 to 30 minutes.

加水分解反応は発熱反応であり、反応液は通常1~15℃温度上昇する。加水分解反応が実質的に完了したことを確認するため、酸触媒水溶液の滴下終了後に反応温度が5~10℃低下するまで撹拌を続行するのが好ましい。 The hydrolysis reaction is an exothermic reaction, and the temperature of the reaction solution usually rises by 1 to 15°C. In order to confirm that the hydrolysis reaction is substantially completed, it is preferable to continue stirring until the reaction temperature drops by 5 to 10° C. after the dropwise addition of the aqueous acid catalyst solution is completed.

(2)縮合反応工程:
前記工程に引き続き、必要に応じて反応温度を高め、撹拌条件下に縮合反応を行う。反応温度は、通常40~80℃、好ましく50~60℃である。反応温度が上記下限未満では縮合反応が遅くなり過ぎ、上記上限超過では過剰な縮合反応の回避が困難となる。昇温速度は、通常0.1~10℃/分とされる。反応時間は、通常1~120分、好ましくは5~60分である。
(2) Condensation reaction step:
Following the above steps, the reaction temperature is raised as necessary, and the condensation reaction is carried out under stirring conditions. The reaction temperature is generally 40-80°C, preferably 50-60°C. If the reaction temperature is less than the above lower limit, the condensation reaction becomes too slow, and if it exceeds the above upper limit, it becomes difficult to avoid excessive condensation reaction. The heating rate is usually 0.1 to 10° C./min. The reaction time is generally 1 to 120 minutes, preferably 5 to 60 minutes.

(3)縮合反応停止工程:
反応液を冷却して縮合反応を停止する。冷却温度は通常10~30℃である。この際、縮合反応組成物の濃度低減のために溶媒を添加する冷却希釈により縮合反応を停止するのが効果的である。なお、溶媒は反応溶媒と同一のものが好適であるが、液性調整のため別の溶媒を使用しても良い。
(3) Condensation reaction termination step:
The condensation reaction is stopped by cooling the reaction solution. The cooling temperature is usually 10-30°C. At this time, it is effective to stop the condensation reaction by cooling dilution by adding a solvent to reduce the concentration of the condensation reaction composition. The solvent is preferably the same as the reaction solvent, but another solvent may be used to adjust the liquid property.

溶媒の添加量は、加水分解性シラン化合物、反応に供した溶媒および酸触媒水溶液の総量に対する溶媒の濃度として表した場合、通常50~150質量%の範囲である。 The amount of the solvent to be added is usually in the range of 50 to 150% by mass when expressed as the concentration of the solvent with respect to the total amount of the hydrolyzable silane compound, the solvent used in the reaction and the aqueous acid catalyst solution.

前記の冷却希釈による縮合反応停止工程によれば、得られるシリケートオリゴマー溶液の保存安定性が高くなり、また、各用途の要求に合う濃度に調整し得るシリケートオリゴマー溶液の製造が可能になる。 According to the step of stopping the condensation reaction by cooling and dilution, the storage stability of the obtained silicate oligomer solution is improved, and it is possible to produce a silicate oligomer solution whose concentration can be adjusted to meet the requirements of each application.

上記の縮合反応工程により、得られるシリケートオリゴマーの重量平均分子量が決定される。シリケートオリゴマーの重量平均分子量は、通常1000~5000、好ましくは2000~4000である。斯かる分子量は平均多量化度nが2~100の多量体に相当する。 The above condensation reaction step determines the weight average molecular weight of the resulting silicate oligomer. The weight average molecular weight of the silicate oligomer is generally 1,000-5,000, preferably 2,000-4,000. Such molecular weights correspond to multimers with an average degree of multimerization n of 2-100.

上記の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により下記の条件で測定された値である。
溶媒:テトラヒドロフラン
装置名:TOSOH HLC-8220GPC
カラム:TOSOH TSKgel Super HM-N(2本)とHZ1000(1本)を接続して使用
カラム温度:40℃
試料濃度:0.01質量%
流速:0.6ml/min
較正曲線:PEG(分子量20000、4000、1000、200の4点3次式近似による較正曲線を使用
The above weight average molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
Solvent: Tetrahydrofuran Apparatus name: TOSOH HLC-8220GPC
Column: Used by connecting TOSOH TSKgel Super HM-N (2) and HZ1000 (1) Column temperature: 40°C
Sample concentration: 0.01% by mass
Flow rate: 0.6ml/min
Calibration curve: PEG (molecular weight 20000, 4000, 1000, 200 using a calibration curve by 4-point cubic approximation

このようにして得られるシリケートオリゴマー溶液のシリケートオリゴマー濃度は、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が最も好ましい。シリケートオリゴマー濃度が高いと溶液の安定性が悪くなり、後述の無機ナノシートを含む分散液と混合した時の分散性が均一になりにくい。一方、表面被覆層の形状効率の面から、シリケートオリゴマー溶液のシリケートオリゴマー濃度は0.1質量%以上であることが好ましい。 The silicate oligomer concentration of the silicate oligomer solution thus obtained is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and most preferably 3% by mass or less. If the concentration of the silicate oligomer is high, the stability of the solution deteriorates, and it is difficult to achieve uniform dispersibility when mixed with a dispersion liquid containing inorganic nanosheets, which will be described later. On the other hand, the silicate oligomer concentration of the silicate oligomer solution is preferably 0.1% by mass or more from the aspect of shape efficiency of the surface coating layer.

<無機層状化合物>
本発明で用いる無機層状化合物は、多孔質体への浸み込み防止性の観点からスメクタイト族粘土鉱物であることが好ましく、スメクタイト族粘土鉱物は分散媒体中に分散させて用いることができる。
<Inorganic layered compound>
The inorganic layered compound used in the present invention is preferably a smectite clay mineral from the viewpoint of preventing permeation into the porous body, and the smectite clay mineral can be used by dispersing it in a dispersion medium.

スメクタイト族粘土鉱物には、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、バイデライトなどがあり、これらの粘土鉱物を形成する単位結晶は厚さが1nm程度、面方向の幅が数十~1000nm程度の非常に薄い平板状の高アスペクト構造を持ち、比表面積が大きいナノ材料で、中でもモンモリロナイトが好適に用いられる。 Smectite group clay minerals include montmorillonite, saponite, hectorite, stevensite, and beidellite. It is a nanomaterial having a thin plate-like high-aspect structure and a large specific surface area, and montmorillonite is particularly preferably used.

スメクタイト族粘土鉱物は、分散媒体と混合することにより、膨張劈開し、1層から数層程度に分離された二次元のナノ物質(以下、「無機ナノシート」ということがある)の形状にしたものを用いることができる。 A smectite group clay mineral is expanded and cleaved by being mixed with a dispersion medium, and formed into a two-dimensional nanomaterial (hereinafter sometimes referred to as "inorganic nanosheet") separated from one layer to several layers. can be used.

スメクタイト族粘土鉱物には、天然物と合成物があるが、天然物は含まれる成分から着色するものがあるため、光学材料向けに使用する場合は、着色が無く、透明性の高い合成物が好適である。合成物の市販品としては、クニミネ工業社製のスメクトンST、スメクトンSWN、スメクトンSAなどを用いることができる。 There are natural and synthetic smectite clay minerals, but some natural products are colored due to the ingredients contained in them, so when used for optical materials, synthetic substances with no coloring and high transparency are recommended. preferred. Sumecton ST, Sumecton SWN, Sumecton SA, etc. manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd. can be used as commercial products of the synthetic product.

無機ナノシートの形状は限定されないが、塗工する多孔質体の空孔サイズよりも面方向の面積が大きい方が好ましい。面積の小さい形状のものは、塗工時に空孔に浸み込み、空孔を閉塞させてしまう問題がある。そのため、高負荷のかかる高圧分散装置や高速撹拌装置による分散は無機ナノシートを小さくするため向いていない。 Although the shape of the inorganic nanosheet is not limited, it is preferable that the area in the plane direction is larger than the pore size of the porous material to be coated. A shape with a small area has a problem of penetrating into the pores during coating and clogging the pores. Therefore, dispersion using a high-pressure dispersing device or a high-speed stirring device, which imposes a high load, is not suitable for reducing the size of the inorganic nanosheets.

分散媒体は水が好適に用いられ、水単独でも水と親水性溶媒の混合溶媒であってもよい。多孔質体への表面被覆層形成用塗工液の濡れ性改善のため、親水性溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類などが用いられる。無機ナノシートの分散を阻害しない限り、混合できる溶媒の種類は限定されない。ただし、水以外の溶媒を使用すると、その比率が上がるにつれ、塗工液の分散状態が不安定となるため、透明分散性を維持する程度に使用することが望ましい。 Water is preferably used as the dispersion medium, and water alone or a mixed solvent of water and a hydrophilic solvent may be used. Alcohols such as methanol, ethanol and propanol are used as the hydrophilic solvent in order to improve the wettability of the coating liquid for forming the surface coating layer on the porous body. The type of solvent that can be mixed is not limited as long as it does not inhibit the dispersion of the inorganic nanosheets. However, if a solvent other than water is used, the dispersion state of the coating liquid becomes unstable as the ratio increases.

無機ナノシートを含む分散液は、水に無機層状化合物の粉体を添加し、撹拌することで得ることができる。この時、無機層状化合物は少量ずつ加え、加えた粉体を透明に分散させた後に残りの粉体を加えることが好ましい。粉体を一度に全量加えると、分散できずに粉体が残ることがある。 A dispersion containing inorganic nanosheets can be obtained by adding powder of an inorganic layered compound to water and stirring the mixture. At this time, it is preferable to add the inorganic layered compound little by little, and after the added powder is dispersed transparently, the remaining powder is added. If all the powder is added at once, the powder may remain because it cannot be dispersed.

無機ナノシートの分散液の無機ナノシート濃度は、5質量%以下が好ましく、3質量%がより好ましく、2質量%がより好ましい。無機ナノシート濃度が5質量%を超えると、分散不良や粘度上昇が起こりやすく、薄膜で平滑性があり、浸み込み防止効果の高い表面被覆層が得られにくい。一方、表面被覆層の形成効率の面から、無機ナノシート分散液の無機ナノシート濃度は0.1質量%以上であることが好ましい。 The concentration of the inorganic nanosheets in the dispersion liquid of the inorganic nanosheets is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass, and more preferably 2% by mass. If the concentration of the inorganic nanosheet exceeds 5% by mass, poor dispersion and viscosity increase are likely to occur, making it difficult to obtain a surface coating layer that is thin, smooth, and highly effective in preventing permeation. On the other hand, from the viewpoint of formation efficiency of the surface coating layer, the inorganic nanosheet concentration in the inorganic nanosheet dispersion is preferably 0.1% by mass or more.

<表面被覆層形成用塗工液の製造方法>
次に、本発明の実施形態に係る表面被覆層形成用塗工液の製造方法について説明する。
表面被覆層形成用塗工液は、無機層状化合物、好ましくは上記の無機ナノシートを含む分散液と、前述のシリケートオリゴマー溶液とを混合することで得られる。
<Method for producing coating solution for forming surface coating layer>
Next, a method for producing a surface coating layer-forming coating liquid according to an embodiment of the present invention will be described.
The coating liquid for forming the surface coating layer is obtained by mixing a dispersion liquid containing an inorganic layered compound, preferably the inorganic nanosheets described above, and the silicate oligomer solution described above.

この分散液とシリケートオリゴマー溶液との混合に際しては、必要に応じて、更にアルコール類などの親水性溶媒を添加してもよく、親水性溶媒を添加混合することで、表面被覆層形成用塗工液の固形分濃度を調整すると共に、多孔質体への塗工液の濡れ性を調整して製膜性を向上させることができる。 When mixing the dispersion and the silicate oligomer solution, a hydrophilic solvent such as an alcohol may be added as necessary. It is possible to improve the film formability by adjusting the solid content concentration of the liquid and adjusting the wettability of the coating liquid to the porous body.

無機層状化合物の分散液とシリケートオリゴマー溶液とを混合する際の無機層状化合物とシリケートオリゴマーの混合比は、得られる表面被覆層形成用塗工液を用いて多孔質体に表面被覆層を形成した際に、多孔質体の空孔を閉塞しない限り特に限定されない。シリケートオリゴマーの割合が多過ぎると無機層状化合物に吸着していないシリケートオリゴマーが増え、塗工時の浸み込みが問題となる。一方、シリケートオリゴマーが少なすぎると、シリケートオリゴマーが吸着していない無機層状化合物が増え、無機層状化合物同士及び表面被覆層と多孔質体との密着性が低くなり、後工程や使用環境において表面被覆層が剥離する恐れがある。
このような観点から無機層状化合物とシリケートオリゴマーとの混合比は、無機層状化合物:シリケートオリゴマー=1:0.1~10(質量比)であることが好ましく、特に1:0.2~1(質量比)であることが好ましい。
The mixing ratio of the inorganic layered compound and the silicate oligomer when mixing the dispersion liquid of the inorganic layered compound and the silicate oligomer solution was determined by forming a surface coating layer on the porous body using the resulting coating liquid for forming a surface coating layer. In practice, there are no particular restrictions as long as the pores of the porous body are not clogged. If the proportion of the silicate oligomer is too high, the amount of silicate oligomer that is not adsorbed to the layered inorganic compound increases, causing a problem of penetration during coating. On the other hand, if the amount of the silicate oligomer is too small, the inorganic layered compound to which the silicate oligomer is not adsorbed increases, and the adhesion between the inorganic layered compounds and between the surface coating layer and the porous body becomes low. Layers may delaminate.
From such a viewpoint, the mixing ratio of the inorganic layered compound and the silicate oligomer is preferably inorganic layered compound: silicate oligomer = 1:0.1 to 10 (mass ratio), particularly 1:0.2 to 1 (mass ratio). mass ratio).

アルコール類などの親水性溶媒は無機層状化合物が凝集しない程度の量を加えることができ、無機層状化合物の分散液に加えてもよく、シリケートオリゴマー溶液に加えてもよく、無機層状化合物の分散液とシリケートオリゴマー溶液との混合液や混合時に加えてもよい。 Hydrophilic solvents such as alcohols can be added in an amount such that the inorganic layered compound does not aggregate, and may be added to the dispersion of the inorganic layered compound, may be added to the silicate oligomer solution, or may be added to the dispersion of the inorganic layered compound. and the silicate oligomer solution, or may be added at the time of mixing.

表面被覆層形成用塗工液は、固形分濃度(溶媒以外の成分濃度)が0.1~5質量%、特に0.1~3質量%となるように調整するのが好ましい。表面被覆層形成用塗工液の固形分濃度が上記上限以下であれば、塗工液がゲル化しにくい傾向があり、上記下限以上であれば膜厚が均一で表面平滑に成膜できる傾向があり、好ましい。 The coating liquid for forming the surface coating layer is preferably adjusted so that the solid content concentration (concentration of components other than the solvent) is 0.1 to 5% by mass, particularly 0.1 to 3% by mass. If the solid content concentration of the coating solution for forming the surface coating layer is below the above upper limit, the coating solution tends to be difficult to gel. Yes and preferred.

本発明の表面被覆層形成用塗工液を上記の通り、シリケートオリゴマー溶液と無機層状化合物分散液との混合により製造する理由は以下の通りである。
シリケートオリゴマーは、分子サイズが小さく、そのまま使用すると多孔質体の空孔に浸み込み、空孔を塞ぐ問題が起こるため、無機層状化合物にシリケートオリゴマーを吸着させて使用することが必須である。
前述の製造法により得られるシリケートオリゴマーは、OH基を多量に備えた直鎖構造に富む反応組成物で、親水性溶媒中に安定化されているが、濃縮などによる溶媒除去、酸性やアルカリ性の溶液に混合すると、OH基が縮合反応により減少する。一方で、無機層状化合物の分散液はアルカリ性であるので、シリケートオリゴマー溶液と無機層状化合物の分散液を混合することで速やかにOH基は縮合し、一部は無機層状化合物の表面に吸着し、一部はシリケートオリゴマー同士で縮合するものと推定される。ここで、吸着状態はシリケートオリゴマー溶液およびシリケートオリゴマー溶液に無機層状化合物を加えた分散液のH-NMRを測定し比較することで観察することができる。つまり、シリケートオリゴマー溶液のH-NMR測定によりOH基と推定される化学シフト値(δ値)が6~8ppmに観察され、この溶液に無機層状化合物を加えた分散液では6~8ppmのピークが消失することから、シリケートオリゴマーと無機層状化合物が吸着したものと推定している。
従って、上記の製造法により、無機層状化合物にシリケートオリゴマーを吸着させることができ、さらに溶媒中に透明かつ安定な状態で保管が可能になる。表面被覆層形成用塗工液をこの状態で多孔質体表面に塗工することにより、多孔質体の空孔を維持したまま表面に無機層状化合物の表面被覆層を密着性よく形成することができる。
尚、本発明における「吸着」とは、化学吸着又は物理吸着のいずれでもよく、水素結合、イオン性結合、共有結合、van der Walls力などの相互作用による結合が挙げられる。中でも、水素結合、イオン結合、共有結合による相互作用が好ましい。上記実施形態では、一部イオン性の相互作用、一部縮合反応で吸着していると思われる。
The reason why the coating solution for forming the surface coating layer of the present invention is produced by mixing the silicate oligomer solution and the inorganic stratiform compound dispersion as described above is as follows.
Silicate oligomers have a small molecular size, and if used as they are, they will permeate into the pores of the porous body and clog the pores.
The silicate oligomer obtained by the above-described production method is a reaction composition rich in linear chain structure with a large amount of OH groups, and is stabilized in a hydrophilic solvent. When mixed in solution, the OH groups are reduced by a condensation reaction. On the other hand, since the dispersion of the inorganic layered compound is alkaline, the OH groups are rapidly condensed by mixing the silicate oligomer solution and the dispersion of the inorganic layered compound, and some of them are adsorbed on the surface of the inorganic layered compound. It is presumed that some of them are condensed between silicate oligomers. Here, the state of adsorption can be observed by measuring and comparing the 1 H-NMR of the silicate oligomer solution and the dispersion obtained by adding the inorganic layered compound to the silicate oligomer solution. That is, a chemical shift value (δ value) presumed to be an OH group is observed at 6 to 8 ppm by 1 H-NMR measurement of a silicate oligomer solution, and a dispersion obtained by adding an inorganic layered compound to this solution has a peak at 6 to 8 ppm. disappears, it is presumed that the silicate oligomer and the inorganic layered compound were adsorbed.
Therefore, the above production method allows the silicate oligomer to be adsorbed on the layered inorganic compound, and furthermore, allows storage in a solvent in a transparent and stable state. By applying the coating solution for forming the surface coating layer to the surface of the porous body in this state, it is possible to form a surface coating layer of the inorganic layered compound on the surface with good adhesion while maintaining the pores of the porous body. can.
The term "adsorption" as used in the present invention may be either chemical adsorption or physical adsorption, and includes binding by interactions such as hydrogen bonding, ionic bonding, covalent bonding, and van der Walls force. Among them, interaction by hydrogen bond, ionic bond and covalent bond is preferable. In the above embodiment, it is believed that the adsorption is partly due to ionic interaction and partly due to condensation reaction.

<表面被覆層の形成>
多孔質体の表面に表面被覆層形成用塗工液を塗工して、加熱、乾燥して溶媒を除去することにより、多孔質体上に本発明の表面被覆層を形成することができる。
<Formation of surface coating layer>
The surface coating layer of the present invention can be formed on the porous body by coating the surface of the porous body with the coating solution for forming the surface coating layer, heating, and drying to remove the solvent.

表面被覆層形成用塗工液の塗工方法は、特に制限されず、ディップコート法、スピンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、ロールコート法、カーテンコート法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法を挙げることができる。 The coating method of the coating liquid for forming the surface coating layer is not particularly limited, and includes dip coating, spin coating, die coating, spray coating, gravure coating, roll coating, curtain coating, screen printing, Inkjet printing methods may be mentioned.

上記の乾燥は溶媒を除去するために行われ、乾燥温度は通常70~120℃であり、熱風乾燥機などが好適に使用される。乾燥時間は通常1~10分、好ましくは1~5分である。 The above drying is carried out to remove the solvent, the drying temperature is usually 70 to 120° C., and a hot air dryer or the like is preferably used. The drying time is usually 1 to 10 minutes, preferably 1 to 5 minutes.

表面被覆層の膜厚は、1~30nmが好ましく、1~20nmがより好ましい。表面被覆層の膜厚が厚すぎると、反射防止性能における最小反射率の上昇、最小反射率波長のシフトが起こり、光学性能上に問題となるおそれがある。一方、表面被覆層の膜厚が薄すぎると、表面被覆層を形成したことによる浸み込み防止性能が不十分になるおそれがある。 The film thickness of the surface coating layer is preferably 1 to 30 nm, more preferably 1 to 20 nm. If the film thickness of the surface coating layer is too thick, an increase in the minimum reflectance and a shift in the minimum reflectance wavelength occur in the antireflection performance, which may cause problems in terms of optical performance. On the other hand, if the film thickness of the surface coating layer is too thin, there is a possibility that the permeation prevention performance due to the formation of the surface coating layer may be insufficient.

[多孔質ケイ素積層体]
上記の通り、例えば、基板上に前述の多孔質ケイ素層の製造方法で形成した多孔質ケイ素層上に本発明の表面被覆層を形成することで、図1に示すように、基板1/多孔質ケイ素層2/表面被覆層3の多孔質ケイ素積層体を得ることができる。
[Porous silicon laminate]
As described above, for example, by forming the surface coating layer of the present invention on a porous silicon layer formed on a substrate by the method for producing a porous silicon layer described above, as shown in FIG. A porous silicon laminate of the porous silicon layer 2/surface coating layer 3 can be obtained.

多孔質体上に本発明の表面被覆層を形成した本発明の多孔質ケイ素積層体において、表面被覆層の形成により多孔質体の空孔が閉塞されていないことは、多孔質ケイ素積層体の最小反射率を測定することで確認することができる。
即ち、表面被覆層を形成することで、多孔質体の空孔が埋められてしまうと、屈折率が増加する結果、表面被覆層形成前の多孔質体に比べて最小反射率が大きくなる。
本発明の表面被覆層形成用塗工液により、多孔質ケイ素体の表面に表面被覆層を形成した場合、表面被覆層形成前の多孔質ケイ素体に比べて最小反射率の増加の程度は小さく、その増加の割合は好ましくは1.0%未満、より好ましくは0.8%以下である。
本発明の多孔質ケイ素積層体の最小反射率は好ましくは1.5%未満、より好ましくは1.0%以下である。
In the porous silicon laminate of the present invention in which the surface coating layer of the present invention is formed on a porous body, the fact that the pores of the porous body are not blocked by the formation of the surface coating layer is It can be confirmed by measuring the minimum reflectance.
That is, when the pores of the porous body are filled by forming the surface coating layer, the refractive index increases, and as a result, the minimum reflectance becomes larger than that of the porous body before the formation of the surface coating layer.
When a surface coating layer is formed on the surface of a porous silicon body using the coating liquid for forming a surface coating layer of the present invention, the degree of increase in minimum reflectance is small compared to the porous silicon body before the formation of the surface coating layer. , the rate of increase is preferably less than 1.0%, more preferably 0.8% or less.
The minimum reflectance of the porous silicon laminate of the present invention is preferably less than 1.5%, more preferably 1.0% or less.

ここで、最小反射率とは200~1500nmの波長域での特定波長の反射率のうち、反射率が最小になる光の波長における反射率をさし、多孔質ケイ素積層体の表面被覆層側から光を入射させて測定した反射スペクトルから求めることができる。
なお、多孔質ケイ素層の最小反射率は、多孔質ケイ素層の屈折率(空隙率)および塗工する基板によっても異なり、屈折率1.52のガラス基板の表面に屈折率1.25の多孔質ケイ素層を形成したものでは最小反射率は0.05%、屈折率1.32の多孔質ケイ素層を形成したものでは最小反射率は0.5%程度である。
Here, the minimum reflectance refers to the reflectance at the wavelength of light at which the reflectance is minimum among the reflectance at a specific wavelength in the wavelength range of 200 to 1500 nm, and the surface coating layer side of the porous silicon laminate. It can be obtained from the reflection spectrum measured by letting light enter from the
The minimum reflectance of the porous silicon layer varies depending on the refractive index (porosity) of the porous silicon layer and the substrate to be coated. The minimum reflectance is about 0.05% with a porous silicon layer, and about 0.5% with a porous silicon layer having a refractive index of 1.32.

多孔質ケイ素積層体は、その用途において浸み込みなどが問題となる耐薬品性の他に、耐擦傷性、耐指紋性などが要求されるため、図2に示すように、多孔質ケイ素層2の表面被覆層3上にフッ素系シランカップリング剤やアルキル系シランカップリング剤により表面処理層4を形成することで表面を疎水化処理することができる。この場合、本発明の表面被覆層を形成していない多孔質ケイ素体では、多孔質ケイ素層の空孔にその材料が入り込み屈折率が高くなり、さらに多孔質ケイ素層の機械的強度を低下させる問題がある。これに対して、本発明の多孔質ケイ素積層体では、多孔質ケイ素層の表面に表面被覆層を設けているため、上記シランカップ剤等の表面処理剤の浸み込みによる問題を引き起こすことなく、表面処理することができる。ここで得られる表面処理された多孔質ケイ素積層体は、表面が平滑であり、かつ表面が疎水化されているため、耐擦傷性、耐汚染性が向上し、指紋のふき取りも可能になる。 Porous silicon laminates are required to have resistance to scratches and fingerprints in addition to chemical resistance, which poses problems such as permeation, as shown in FIG. The surface can be hydrophobized by forming a surface treatment layer 4 on the surface coating layer 3 of 2 using a fluorine-based silane coupling agent or an alkyl-based silane coupling agent. In this case, in the porous silicon body not formed with the surface coating layer of the present invention, the material enters the pores of the porous silicon layer to increase the refractive index and further reduce the mechanical strength of the porous silicon layer. There's a problem. On the other hand, in the porous silicon laminate of the present invention, since the surface coating layer is provided on the surface of the porous silicon layer, there is no problem caused by the infiltration of the surface treatment agent such as the silane cupping agent. , can be surface treated. The surface-treated porous silicon laminate obtained here has a smooth surface and a hydrophobized surface, so that the scratch resistance and stain resistance are improved, and fingerprints can be wiped off.

このような本発明の多孔質ケイ素積層体は、例えばディスプレイなどの電子材料、太陽電池などの反射防止膜、導光板等として有効に用いることができる。 Such a porous silicon laminate of the present invention can be effectively used, for example, as electronic materials such as displays, antireflection films such as solar cells, and light guide plates.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.

〔実施例1〕
[多孔質ケイ素積層体の作製]
<シリケートオリゴマーの製造>
(1)加水分解反応工程:
500mLのジャケット付き反応器に、信越シリコーン社製の商品「KBM22」(ジメチルジメトキシシラン含量99質量%)5質量部、三菱ケミカル社製商品「シリケートMS51」(平均多量化度n:7、メチルシリケートオリゴマー含量99.8質量%)20質量部、エタノール50質量部を仕込み、反応上限温度を40℃に設定し、攪拌条件下、0.007質量%の塩酸水溶液33質量部を10分かけて滴下した。この時、発熱反応により5~10℃反応温度が上昇した。反応温度が5~10℃低下するまで撹拌を続行した。なお、2官能の加水分解性シラン化合物中の多量体の割合(「KBM22」と「シリケートMS51」の合計量に対する「シリケートMS51」の割合)は80質量%である。
[Example 1]
[Preparation of porous silicon laminate]
<Production of silicate oligomer>
(1) Hydrolysis reaction step:
In a 500 mL jacketed reactor, 5 parts by mass of product "KBM22" (dimethyldimethoxysilane content 99% by mass) manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., product "Silicate MS51" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (average degree of multimerization n: 7, methyl silicate 20 parts by mass of oligomer content 99.8% by mass) and 50 parts by mass of ethanol are charged, the upper reaction temperature is set to 40° C., and 33 parts by mass of a 0.007% by mass hydrochloric acid aqueous solution is added dropwise over 10 minutes under stirring conditions. bottom. At this time, the exothermic reaction raised the reaction temperature by 5-10°C. Stirring was continued until the reaction temperature dropped by 5-10°C. The ratio of the polymer in the bifunctional hydrolyzable silane compound (the ratio of "silicate MS51" to the total amount of "KBM22" and "silicate MS51") was 80% by mass.

(2)縮合反応工程:
塩酸水溶液滴下後、撹拌条件下、30分かけて60℃に昇温し、60℃で30分間保持した。その後、室温まで冷却した。
(2) Condensation reaction step:
After the hydrochloric acid aqueous solution was added dropwise, the temperature was raised to 60°C over 30 minutes under stirring conditions, and the temperature was maintained at 60°C for 30 minutes. After that, it was cooled to room temperature.

(3)縮合反応停止工程:
冷却後、エタノール110質量部を混合し、30分攪拌することにより、シリケートオリゴマー溶液(A)218質量部を得た。このシリケートオリゴマー溶液(A)のシリケートオリゴマー濃度は7質量%である。
(3) Condensation reaction termination step:
After cooling, 110 parts by mass of ethanol was mixed and stirred for 30 minutes to obtain 218 parts by mass of a silicate oligomer solution (A). The silicate oligomer concentration of this silicate oligomer solution (A) is 7% by mass.

<無機層状化合物分散液の調製>
純水99質量部の撹拌状態に、クニミネ工業社製の商品「スメクトンSWN」(合成スメクタイト)1質量部を数回に分けて仕込み、30分撹拌混合し、濃度1質量%の無機層状化合物分散液(B)100質量部を得た。
<Preparation of Inorganic Layered Compound Dispersion>
1 part by mass of "Smecton SWN" (synthetic smectite) manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd. was added in several batches to 99 parts by mass of pure water under stirring, and stirred and mixed for 30 minutes to disperse the inorganic layered compound at a concentration of 1% by mass. 100 parts by mass of liquid (B) was obtained.

<表面被覆層形成用塗工液の製造>
上記で得られたシリケートオリゴマー溶液(A)218質量部に、上記で得られた無機層状化合物分散液(B)を3612質量部、エタノールを1335質量部加え、撹拌混合することで、表面被覆層形成用塗工液を5165質量部得た。この表面被覆層形成用塗工液に含まれる無機層状化合物とシリケートオリゴマーの割合は無機層状化合物:シリケートオリゴマー=1:0.43(質量比)であり、固形分濃度は1質量%である。
<Production of coating solution for forming surface coating layer>
To 218 parts by mass of the silicate oligomer solution (A) obtained above, 3612 parts by mass of the inorganic layered compound dispersion (B) obtained above and 1335 parts by mass of ethanol were added and mixed with stirring to form a surface coating layer. 5165 parts by mass of the forming coating liquid was obtained. The ratio of the inorganic layered compound to the silicate oligomer contained in this coating solution for forming the surface coating layer was inorganic layered compound:silicate oligomer = 1:0.43 (mass ratio), and the solid content concentration was 1% by mass.

<多孔質ケイ素積層体の作製>
厚み1mmのスライドガラス板(松浪硝子社製「S9111」)に形成した屈折率1.32の多孔質ケイ素層(空隙率29%、厚み132nm)の表面に、上記で得られた表面被覆層形成用塗工液を滴下し、スピンコーター(ミカサ社製「MS-A150」)により1500rpmで30秒コートし、その後、溶媒を除去するために、定温恒温送風機(ヤマト科学社製)に入れ、120℃で1分乾燥することで、表面被覆層が積層された多孔質ケイ素積層体(C)を得た。
なお、上記の屈折率1.32の多孔質ケイ素層の空孔サイズを電子顕微鏡による観察像の解析により測定したところ、50nm以下であることが確認された。
<Preparation of porous silicon laminate>
The surface coating layer obtained above was formed on the surface of a porous silicon layer (porosity 29%, thickness 132 nm) having a refractive index of 1.32 formed on a 1 mm thick slide glass plate ("S9111" manufactured by Matsunami Glass Co., Ltd.). for 30 seconds at 1500 rpm with a spin coater ("MS-A150" manufactured by Mikasa). C. for 1 minute to obtain a porous silicon laminate (C) having a surface coating layer laminated thereon.
When the pore size of the porous silicon layer having a refractive index of 1.32 was measured by analyzing an image observed with an electron microscope, it was confirmed to be 50 nm or less.

[多孔質ケイ素積層体の評価]
<多孔質ケイ素層と表面被覆層との密着性評価>
上記で得た多孔質ケイ素積層体(C)の表面にニチバン(株)製の工業用24mmセロテープを貼付け、垂直方向に引き離して、多孔質ケイ素層と表面被覆層との密着性を下記基準で評価した。
(密着性の評価基準)
○:層間において剥離しないもの
×:層間において剥離するもの
[Evaluation of porous silicon laminate]
<Evaluation of Adhesion between Porous Silicon Layer and Surface Coating Layer>
A 24 mm cellophane tape for industrial use manufactured by Nichiban Co., Ltd. was attached to the surface of the porous silicon laminate (C) obtained above, and separated vertically, and the adhesion between the porous silicon layer and the surface coating layer was measured according to the following criteria. evaluated.
(Evaluation criteria for adhesion)
○: Those that do not peel between layers ×: Those that peel between layers

<多孔質ケイ素積層体の浸み込み性の評価>
上記で得た多孔質ケイ素積層体(C)において、表面被覆層の形成前後の積層体に、表面被覆層側から光を入射させたときの反射率を測定することで、表面被覆層形成用塗工液の塗工による多孔質ケイ素層の空孔への浸み込み状態を評価した。評価する積層体サンプルは、ガラス基板の裏面からの反射を抑えるため、裏面にデンカ社製のビニテープ(黒)を貼りつけたものを準備し、フィルメトリクス社製干渉式膜厚測定装置F20により反射スペクトルの測定し、最小反射率を求めた。
なお、ガラス基板上に屈折率1.32の多孔質ケイ素層を形成した積層体の最小反射率は0.5%であった。多孔質ケイ素層の空孔に浸み込みが起きた場合、多孔質ケイ素層の屈折率は高くなるため、その結果、最小反射率は高くなる。
<Evaluation of Penetration of Porous Silicon Laminate>
In the porous silicon laminate (C) obtained above, the reflectance when light is incident on the laminate before and after the formation of the surface coating layer from the surface coating layer side is measured. The state of penetration into the pores of the porous silicon layer due to the application of the coating liquid was evaluated. In order to suppress the reflection from the back surface of the glass substrate, the laminate sample to be evaluated was prepared by attaching Denka's vinyl tape (black) to the back surface, and the reflection was performed by Filmetrics Co.'s interferometric film thickness measurement device F20. Spectra were measured to determine the minimum reflectance.
Incidentally, the minimum reflectance of the laminated body in which a porous silicon layer having a refractive index of 1.32 was formed on a glass substrate was 0.5%. If penetration into the pores of the porous silicon layer occurs, the refractive index of the porous silicon layer increases, resulting in a higher minimum reflectance.

上記評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the above evaluation results.

〔比較例1〕
実施例1において、シリケートオリゴマーを使用しなかったこと以外は、実施例1と同様に多孔質ケイ素積層体を作製して評価を行なった。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A porous silicon laminate was produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that no silicate oligomer was used. Table 1 shows the results.

〔比較例2〕
実施例1において、無機層状化合物を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様にして多孔質ケイ素積層体を作製して評価を行なった。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
A porous silicon laminate was produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the inorganic layered compound was not used. Table 1 shows the results.

Figure 0007218539000001
Figure 0007218539000001

表1より次のことが分かる。
実施例1は、シリケートオリゴマーが吸着した無機層状化合物の表面被覆層と多孔質ケイ素層表面との密着性に優れ、多孔質ケイ素積層体の反射率も1.5%未満であった。
一方、比較例1は、無機層状化合物のみが積層されたことで、表面被覆層と多孔質ケイ素層との密着性がないことが分かる。このことから、多孔質体との密着性には、シリケートオリゴマー成分が必須であることが言える。
また、比較例2は、密着性は良好であるが、最小反射率が1.5%以上となり、シリケートオリゴマーの多孔質ケイ素層の空孔への浸み込みがあり、本来の多孔質ケイ素層の性能が低下したことが言える。
Table 1 shows the following.
In Example 1, the adhesion between the surface coating layer of the inorganic layered compound to which the silicate oligomer was adsorbed and the surface of the porous silicon layer was excellent, and the reflectance of the porous silicon laminate was less than 1.5%.
On the other hand, in Comparative Example 1, since only the inorganic layered compound was laminated, there was no adhesion between the surface coating layer and the porous silicon layer. From this, it can be said that the silicate oligomer component is essential for the adhesion to the porous body.
In Comparative Example 2, although the adhesion is good, the minimum reflectance is 1.5% or more, and the silicate oligomer penetrates into the pores of the porous silicon layer, which is the original porous silicon layer. It can be said that the performance of

〔実施例2〕
[多孔質ケイ素体/ガラス基板積層体の作製]
52×76mmにカットした市販の離型層付のポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、離型PETフィルム)の離型層面に形成された屈折率1.32の多孔質ケイ素層の表面に、実施例1で得られた表面被覆層形成用塗工液を滴下し、スピンコーター(ミカサ社製の「MS-A150」)にて1500rpmで30秒コートし、その後、溶媒を除去するために、定温恒温送風機(ヤマト科学社製)に入れ、120℃で1分乾燥することで、表面被覆層が積層された多孔質ケイ素積層体を得た。
[Example 2]
[Preparation of porous silicon body/glass substrate laminate]
In Example 1, the The resulting coating liquid for forming a surface coating layer was dropped and coated with a spin coater (“MS-A150” manufactured by Mikasa Co., Ltd.) at 1500 rpm for 30 seconds. (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and dried at 120° C. for 1 minute to obtain a porous silicon laminate having a surface coating layer laminated thereon.

上記で得られた多孔質ケイ素積層体の表面被覆層表面に、市販の光学粘着剤シート(NITTO社「CS98641UA」)を貼り合せ、光学粘着剤シートを介して多孔質ケイ素積層体の表面被覆層面にスライドガラス板を貼り合せた。
次に、離型PETフィルムを剥がすことで、ガラス基板側から、ガラス基板/光学粘着シート/表面被覆層/多孔質ケイ素層の積層構造の積層体(D)を得た。
A commercially available optical adhesive sheet (“CS98641UA” by NITTO) is attached to the surface of the surface coating layer of the porous silicon laminate obtained above, and the surface coating layer of the porous silicon laminate is sandwiched through the optical adhesive sheet. A slide glass plate was pasted on.
Next, by peeling off the release PET film, a laminate (D) having a laminated structure of glass substrate/optical adhesive sheet/surface coating layer/porous silicon layer was obtained from the glass substrate side.

[多孔質ケイ素体/ガラス基板積層体の評価]
<多孔質ケイ素層と表面被覆層との密着性の評価>
上記積層体(D)の製造において、離型PETフィルムを剥がした後、離型PETフィルム側に多孔質ケイ素体が残っていないものを密着性良好「○」(多孔質ケイ素層が光学粘着剤側に転写できた)と評価し、離型PETフィルム側に多孔質ケイ素体が残っているものを密着性不良「×」(表面被覆層が光学粘着剤側に転写し、多孔質ケイ素層は離型PETフィルムに残った)と評価した。
[Evaluation of porous silicon body/glass substrate laminate]
<Evaluation of Adhesion between Porous Silicon Layer and Surface Coating Layer>
In the production of the laminate (D), after peeling off the release PET film, if the porous silicon body does not remain on the release PET film side, the adhesion is good "○" (the porous silicon layer is an optical adhesive The porous silicon body remained on the release PET film side) was evaluated as poor adhesion "x" (the surface coating layer was transferred to the optical adhesive side, remained on the release PET film).

<多孔質ケイ素体/ガラス基板積層体の浸み込み性の評価>
上記で得た積層体(D)に、ガラス基板側から光を入射させたときの反射率を測定することで、光学粘着剤の多孔質ケイ素層の空孔への浸み込み状態を評価した。評価する積層体(D)は、積層体(D)の裏面(多孔質ケイ素層側)からの反射を抑えるため、裏面にデンカ社製のビニテープ(黒)を貼りつけたものを準備し、フィルメトリクス社製干渉式膜厚測定装置F20により反射スペクトルの測定し、最小反射率を求めた。
なお、ガラス基板上に屈折率1.32の多孔質ケイ素層を形成した積層体の最小反射率は0.5%であった。多孔質ケイ素層の空孔に光学粘着剤の浸み込みが起きた場合、多孔質ケイ素層の屈折率は高くなるため、その結果、最小反射率は高くなる。
また、上記浸み込み性の評価を行ったサンプルを、70℃にて30分保存後に、再度同様に最小反射率を測定した。
<Evaluation of Penetration of Porous Silicon/Glass Substrate Laminate>
The penetration state of the optical pressure-sensitive adhesive into the pores of the porous silicon layer was evaluated by measuring the reflectance when light was incident on the laminate (D) obtained above from the glass substrate side. . For the laminate (D) to be evaluated, in order to suppress the reflection from the back surface (porous silicon layer side) of the laminate (D), a vinyl tape (black) manufactured by Denka Co., Ltd. was attached to the back surface. The reflection spectrum was measured with an interferometric film thickness measuring device F20 manufactured by Metrics to determine the minimum reflectance.
Incidentally, the minimum reflectance of the laminated body in which a porous silicon layer having a refractive index of 1.32 was formed on a glass substrate was 0.5%. When the optical adhesive penetrates into the pores of the porous silicon layer, the refractive index of the porous silicon layer increases, resulting in a higher minimum reflectance.
In addition, the sample subjected to the above penetration evaluation was stored at 70° C. for 30 minutes, and then the minimum reflectance was measured again in the same manner.

上記評価結果を表2に示す。 Table 2 shows the above evaluation results.

〔比較例3〕
実施例2において、表面被覆層形成用塗工液を使用しなかったこと以外は、実施例2と同様にして多孔質ケイ素体/ガラス基板積層体を作製して同様に評価を行った。結果を表2に示す。
[Comparative Example 3]
A porous silicon body/glass substrate laminate was produced in the same manner as in Example 2, except that the coating liquid for forming the surface coating layer was not used, and the evaluation was performed in the same manner. Table 2 shows the results.

〔比較例4〕
実施例2において、シリケートオリゴマーを使用しなかったこと以外は、実施例2と同様にして多孔質ケイ素体/ガラス基板積層体を作製して評価を行った。なお、本比較例の積層体は密着性が悪かったで、浸み込み性の評価は行わなかった。結果を表2に示す。
[Comparative Example 4]
A porous silicon/glass substrate laminate was produced and evaluated in the same manner as in Example 2, except that no silicate oligomer was used. In addition, since the laminate of this comparative example had poor adhesiveness, the penetration property was not evaluated. Table 2 shows the results.

Figure 0007218539000002
Figure 0007218539000002

表2より次のことが分かる。
実施例2は、シリケートオリゴマー及び無機層状化合物を用いた表面被覆層と多孔質ケイ素層表面との密着性が良好であるとともに、積層体の反射率が1.0%以下で、70℃、30分保持においても、その変化はないものであった。
一方、比較例3は、積層体の反射率が1.0%以上で、70℃、30分保持すると、反射率の変化が見られた。これは、多孔質ケイ素層表面に表面被覆層がないため、光学粘着剤の成分が多孔質ケイ素層の空孔に浸み込むことで反射率が高くなったことによるものと言える。
また、比較例4は、離型PETフィルム側に多孔質ケイ素層が残っていた。つまり、多孔質ケイ素体と無機層状化合物との密着性がないために、無機層状化合物のみが光学粘着剤側に移行したことが言える。
Table 2 reveals the following.
In Example 2, the adhesion between the surface coating layer using the silicate oligomer and the inorganic stratiform compound and the surface of the porous silicon layer was good, and the laminate had a reflectance of 1.0% or less, 70°C, 30°C. There was no change in minute retention.
On the other hand, in Comparative Example 3, the laminate had a reflectance of 1.0% or more, and a change in reflectance was observed when the laminate was held at 70° C. for 30 minutes. It can be said that this is due to the fact that since there is no surface coating layer on the surface of the porous silicon layer, the component of the optical pressure-sensitive adhesive permeates into the pores of the porous silicon layer, thereby increasing the reflectance.
In Comparative Example 4, the porous silicon layer remained on the release PET film side. In other words, it can be said that only the inorganic layered compound migrated to the optical pressure-sensitive adhesive side due to the lack of adhesion between the porous silicon body and the inorganic layered compound.

1 基板
2 多孔質ケイ素層
3 表面被覆層
4 表面処理層
REFERENCE SIGNS LIST 1 substrate 2 porous silicon layer 3 surface coating layer 4 surface treatment layer

Claims (7)

多孔質ケイ素体、多孔質金属、多孔質無機有機ハイブリッド体のいずれかである多孔質体の表面に被覆層を形成するための塗工液であって、シリケートオリゴマーが吸着したスメクタイト族粘土鉱物を含み、スメクタイト族粘土鉱物とシリケートオリゴマーとの質量比が、スメクタイト族粘土鉱物:シリケートオリゴマー=1:0.2~1である表面被覆層形成用塗工液。 A coating liquid for forming a coating layer on the surface of a porous body that is any of a porous silicon body, a porous metal, or a porous inorganic-organic hybrid body, comprising a smectite group clay mineral to which a silicate oligomer is adsorbed. and a coating solution for forming a surface coating layer, wherein the mass ratio of the smectite clay mineral and the silicate oligomer is smectite clay mineral :silicate oligomer=1:0.2-1. 多孔質ケイ素体、多孔質金属、多孔質無機有機ハイブリッド体のいずれかである多孔質体の表面に被覆層を形成するための塗工液を製造する方法であって、
2官能の加水分解性シラン化合物と加水分解性シラン化合物の多量体とを含み且つ該加水分解シラン化合物の多量体を50質量%以上含む加水分解性シラン組成物が溶解した親水性溶媒溶液に、撹拌下、酸濃度が0.0001~0.01質量%である酸触媒水溶液を連続的に滴下して該加水分解性シラン組成物の加水分解および縮合反応を行い、
得られた反応液を溶媒で希釈してシリケートオリゴマー溶液を得、
得られたシリケートオリゴマー溶液と、スメクタイト族粘土鉱物無機層状化合物が分散媒体に分散した分散液とを、スメクタイト族粘土鉱物とシリケートオリゴマーとの混合比が、スメクタイト族粘土鉱物:シリケートオリゴマー=1:0.2~1(質量比)となるように混合することを特徴とする表面被覆層形成用塗工液の製造方法。
A method for producing a coating liquid for forming a coating layer on the surface of a porous body that is one of a porous silicon body, a porous metal, and a porous inorganic-organic hybrid, comprising:
In a hydrophilic solvent solution in which a hydrolyzable silane composition containing a bifunctional hydrolyzable silane compound and a polymer of a hydrolyzable silane compound and containing 50% by mass or more of the polymer of the hydrolyzable silane compound is dissolved, Under stirring, an acid catalyst aqueous solution having an acid concentration of 0.0001 to 0.01% by mass is continuously added dropwise to perform hydrolysis and condensation reactions of the hydrolyzable silane composition,
Diluting the resulting reaction solution with a solvent to obtain a silicate oligomer solution,
The obtained silicate oligomer solution and the dispersion in which the smectite group clay mineral inorganic layered compound was dispersed in the dispersion medium were mixed so that the mixing ratio of the smectite group clay mineral and the silicate oligomer was 1:0. A method for producing a coating solution for forming a surface coating layer, characterized by mixing so as to have a ratio of 2 to 1 (mass ratio).
多孔質ケイ素体と、シリケートオリゴマーが吸着したスメクタイト族粘土鉱物を含み、スメクタイト族粘土鉱物とシリケートオリゴマーとの質量比が、スメクタイト族粘土鉱物:シリケートオリゴマー=1:0.2~1である表面被覆層とが積層されてなる多孔質ケイ素積層体。 A surface coating comprising a porous silicon body and a smectite group clay mineral to which a silicate oligomer is adsorbed, wherein the mass ratio of the smectite group clay mineral to the silicate oligomer is 1:0.2 to 1:0.2 to 1. A porous silicon laminate obtained by laminating a layer. 前記多孔質ケイ素体の空孔サイズが50nm以下であることを特徴とする請求項に記載の多孔質ケイ素積層体。 4. The porous silicon laminate according to claim 3 , wherein the porous silicon body has a pore size of 50 nm or less. 前記表面被覆層側から前記多孔質ケイ素積層体に入射する光に対する最小反射率において、前記表面被覆層を形成する前と形成した後の最少反射率の差が1.0%未満であることを特徴とする請求項又はに記載の多孔質ケイ素積層体。 In terms of the minimum reflectance for light incident on the porous silicon laminate from the surface coating layer side, the difference between the minimum reflectance before and after forming the surface coating layer is less than 1.0%. 5. The porous silicon laminate according to claim 3 or 4 . 前記表面被覆層の表面がシランカップリング剤で処理されている請求項ないしのいずれか1項に記載の多孔質ケイ素積層体。 6. The porous silicon laminate according to any one of claims 3 to 5 , wherein the surface of said surface coating layer is treated with a silane coupling agent. 請求項ないしのいずれか1項に記載の多孔質ケイ素積層体を製造する方法であって、空孔サイズが50nm以下の多孔質ケイ素体の表面に、シリケートオリゴマーが吸着したスメクタイト族粘土鉱物を含む表面被覆層形成用塗工液を塗工した後乾燥する工程を含むことを特徴とする多孔質ケイ素積層体の製造方法。 7. A method for producing a porous silicon laminate according to any one of claims 3 to 6 , wherein the smectite group clay mineral having silicate oligomers adsorbed on the surface of the porous silicon body having a pore size of 50 nm or less. A method for producing a porous silicon laminate, comprising a step of applying a coating solution for forming a surface coating layer containing and then drying.
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